## KONDISI OPTIMUM ELEKTROPLATING BAJA KARBON
RENDAH MENGGUNAKAN LOGAM SENG (Zn)
Victor Kayadoe 1* , Yuli T. Filindity 1
1 Program Studi Pendidikan Matematika, Jurusan MIPA FKIP Unpatti
Email: * veky_kayadoe@yahoo.com
ABSTRAK . Telah dilakukan penelitian untuk menentukan kondisi optimum pelapisan baja karbon rendah menggunakan  logam  seng  (Zn)  dengan  metode  elektroplating.  Penelitian  ini  menggunakan  beberapa variabel  yaitu  waktu,  arus,  suhu,  dan  pH  larutan.  Hasil  penelitian  menunjukan  bahwa  kondisi  optimum untuk menghasilkan kualitas lapisan yang baik adalah pada waktu 10 menit, arus 0,4 ampere, suhu 40 o C dan pH 3. Setelah dilakukan uji korosi, baja karbon rendah yang telah dilapisi seng (Zn) mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap korosi dibandingkan baja karbon rendah tanpa pelapis. Hal ini disebabkan seng (Zn) sebagai logam pelapis dapat membentuk lapisan oksida yang melindungi baja karbon rendah terhadap kerusakan lebih lanjut.
Keywordsi : Kondisi Optimum, elektroplating, baja karbon rendah.

## 1. Pendahuluan
Logam merupakan salah satu material yang mempunyai peranan penting dalam menunjang keberlangsungan hidup  manusia.  Pemakaiannya  terlihat  sangat  jelas  dalam  bidang  teknik,  seperti  konstruksi  mesin,  kendaraan, jembatan,  bangunan,  pesawat  terbang,  kapal  laut,  serta  peralatan  dapur  dan  perabot  rumah  lainnya.  Sifat  suatu logam sangat menentukan kualitas pemakaiannya. Salah satunya adalah sifat ketahanan terhadap korosi.
Korosi merupakan suatu keadaan atau fenomena yang tak dapat dipungkiri keberlangsungannya pada suatu logam.  Keadaan  ini  dapat  diartikan  sebagai  pengrusakan  logam  oleh  keadaan  sekitar  yang  dapat  berupa  udara lembab, bahan kimia, air laut, gas, dan sebagainya. Akibat korosi, logam dapat berubah dalam bentuk garamnya, oksida atau hidroksida. Dengan demikian korosi dapat mengurangi daya guna logam tersebut (Trethewey, 1991).
Salah satu cara yang dapat digunakan untuk meningkatkan daya tahan logam terhadap korosi adalah dengan metode pelapisan logam. Pada penerapannya, didapatkan bahwa logam membentuk kulit korosi yang melindungi logam di bawahnya terhadap perusakan lebih lanjut. Ada berbagai cara untuk menerapkan pelapisan logam pada logam lain. Salah satunya adalah elektroplating (penyepuhan).
Elektroplating merupakan metode pelapisan logam dengan menggunakan arus listrik. Metode pelapisan ini memiliki keunikan dan keungulan tersendiri, yakni temperatur operasinya rendah yaitu 30 - 50 o C, ketebalan logam pelapis  mudah  dikendalikan,  penggunaan  pelapis  sedikit,  serta  menghasilkan  lapisan  dengan  ketebalan  merata (Bapedal, 1997).
Elektroplating  pada  prinsipnya  merupakan  suatu  proses  pengendapan  logam  (anoda)  pada  logam  dasar (katoda)  melalui  proses  elektrokimia  (Gambar  1),  dengan  logam  yang  diendapkan  (M 0 )  dalam  bentuk  ion-ion (M n+ ), melalui media larutan elektrolit oleh arus listrik searah (DC) menuju dan mengendap secara terus-menerus ke permukaan logam dasar (katoda) sampai lapisan menempel kuat (Vlack, 1985).
M n+ +  ne - →   M 0
Gambar 1. Proses elektroplating
Pada elektroplating, yang lebih diperlukan bukan mencari berat total logam yang diendapkan pada katoda, melainkan tebal dan distribusi endapan di katoda. Tebal lapisan dari hasil elektroplating dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (Hartomo, 1992):
katoda permukaan Luas x Logam jenis Berat Lapisan Berat Lapisan
Tebal

Beberapa  faktor  yang  mempengaruhi  proses  dan  hasil  elektroplating  adalah  sifat  logam  dasar,  rapat  arus, konsentrasi  larutan  elektrolit,  suhu  larutan,  pH  larutan,  pengadukan,  dan  waktu  pelapisan  (Companion,  1991; Vlack, 1995; Trethewey, 1991; Avner, 1970).
Walaupun  seng  lebih  anodik  daripada besi  dalam  deret  galvanik,  produk  korosi  seperti  senyawa-senyawa oksida, hidroksida dan karbonat basa, membentuk selaput pelindung pada permukaan logam yang mengurangi laju korosi seng sampai ke tingkat yang jauh di bawah laju korosi besi (baja). Jadi sebagai pelapis, seng akan panjang umurnya, tetapi sekaligus  menjadi tumbal untuk  melindungi logam bila lapisan tersebut  mengalami retak-retak atau pecah. Ketahanan logam seng terhadap korosi tidak bergantung pada metode pelapisannya, walaupun lapisan yang  mengandung  5,8%  besi  menurut  laporan  lebih  tahan  menghadapi  korosi  sumuran  dibanding  seng  murni (Trethewey, 1991).
Baja sebagai salah satu logam yang banyak pemakaiannya, tidak terlepas dari masalah korosi. Di Indonesia pembangunan industri baja terus digalakkan dan termasuk kelompok industri strategis yang mempunyai peranan penting dalam pembangunan industri nasional. Korosi merupakan masalah mendasar yang dihadapi industri baja di  Indonesia  karena  lautnya  yang  luas,  lingkungan  udara  yang  lembab  serta  curah  hujan  yang  tinggi.  Dengan demikian penanggulangan secara tepat perlu mendapat perhatian khusus. Untuk maksud ini maka dapat diterapkan pelapisan logam dengan metode elektroplating sebagai salah satu upaya pencegahan korosi baja.
Dari hasil penelitian dengan menggunakan tembaga sebagai pelapis dan baja karbon rendah sebagai logam dasar, diperoleh hasil penelitian dengan kondisi optimum pelapisan yaitu pada arus 0,8 ampere, waktu 75 detik, suhu  40 o C,  dan  pH  3,017  (Kamirudin,  1998).  Bertolak  dari  hasil  penelitian  ini,  maka  dirasakan  perlu  untuk melakukan penelitian serupa dengan menggunakan logam lain sebagai pelapis. Dalam hal ini, digunakan logam seng (Zn) sebagai pelapis karena memiliki potensial reduksi yang lebih rendah dari baja, yang diharapkan lapisan oksida yang terbentuk dapat melindungi baja yang dilapisnya serta mempunyai harga di pasaran yang relatif murah dibandingkan beberapa logam pelapis lainnya, seperti: kadmium (Cd), tembaga (Cu), krom (Cr), dan titanium (Ti) (Hartomo, 1992). Dengan demikian, lewat penelitian ini kiranya dapat memberikan masukan yang cukup berarti bagi perkembangan industri baja di Indonesia.

## 2. Metode

## 2.1. Alat dan Bahan
Alat-alat  yang digunakan dalam penelitian ini adalah Seperangkat alat elektroplating (Sumber arus searah (DC), power suplay , amperemeter, hambatan geser, dan kabel penghantar arus), Alat pH meter digital (HANNA), Timbangan analitik ( Adam equipment Co. Ltd ), Pengaduk  magnet, Stop Watch, Penjepit gigi buaya, Hot plate, Mistar geser, Neraca Ohaus 310, Eksikator, Gelas piala 250 mL, Gelas piala 50 mL, Gelas ukur 250 mL, Corong gelas, Termometer, Pengaduk gelas, Kertas amplas No. 320 silicon carbide .
Bahan-bahan yang digunakan: NH 3 (pekat), p.a  E. Merck  , H 2 SO 4 (pekat), p.a  E. Merck  , Na 3 PO 4 , p.a  E. Merck  , NaOH, p.a  E. Merck  , ZnSO 4 , p.a  E. Merck  , NaCl, p.a  E. Merck  , Baja karbon rendah (Plat berukuran 3 x 2 cm, dengan tebal 0,1 cm), Seng (Plat berukuran 3 x 2 cm).
2.2. Prosedur Kerja

## Tahap Pengerjaan Awal (Bapedal, 1997)
a.   Pembersihan dengan cara mekanik
Pembersihan  dengan  cara  mekanik  dilakukan  dengan  cara  penghalusan  ( buffing ).  Permukaan  plat  baja dihaluskan  dengan  menggunakan  kertas  amplas  No.  320 silicon  carbide abrasi  paper .  Penghalusan permukaan plat baja untuk mendapatkan pelapisan merata pada permukaan plat baja.
b.  Pembersihan lemak dan minyak ( degreasing ) Larutan pencuci dibuat dari NaOH (62,7 g/L) dan Na 3 PO 4 (37,5 g/L) pada temperatur 70 o C. Baja dicelupkan ke dalam larutan pencuci, guna menghilangkan lemak dan minyak yang menempel pada plat baja.
c.  Pembersihan karat ( pickling )
Pembersihan karat dilakukan dengan mencelupkan plat baja ke dalam larutan asam sulfat (10%) pada suhu 40 – 60 o C selama 5 – 15 menit.
d.  Pembilasan
Pembilasan plat baja dilakukan dengan cara mencuci dalam wadah berisi air. Pencucian ini dilakukan untuk menghilangkan sisa-sisa bahan pencuci lemak dan pencuci karet yang masih menempel pada permukaan baja.
e.  Penimbangan
Plat  baja  yang  akan  dilapisi  setelah  bersih  dan  kering  dimasukkan  ke  dalam  eksikator  dan  selanjutnya ditimbang dengan menggunakan timbangan neraca analitik.

## Tahap Pelapisan (Bapedal, 1997)

## a.  Pembuatan larutan elektrolit
Sistem larutan elektrolit yang digunakan adalah ZnSO 4 (225 g/L), dicampur dengan H 2 SO 4 (45 g/L). Derajat keasaman (pH) larutan diatur menggunakan H 2 SO 4 (pekat) untuk pH rendah dan larutan NH 3 (pekat) untuk pH tinggi.
b.  Proses elektroplating
Lempeng  baja  yang  akan  dilapisi  seng  dicelupkan  ke  dalam  larutan  elektrolit  asam  sulfat  dan  seng  sulfat, dengan rangkaian alat sebagai berikut:
- Anoda dihubungkan dengan kutub positif sumber listrik
- Katoda dihubungkan dengan kutub negatif sumber listrik
- Anoda dan katoda direndam dalam larutan elektrolit.
Plat seng (anoda) dijepit dengan penjepit buaya, dihubungkan dengan kutub positif sumber arus listrik dan plat baja (katoda) dihubungkan dengan kutub negatif sumber arus listrik, lalu dimasukkan ke dalam sistem larutan  elektrolit.  Selanjutnya  arus  diatur  sesuai  dengan  kondisi  yang  diinginkan,  sedangkan  variabel  lain dibuat tetap. Setelah pengaruh perubahan arus selesai, dilakukan juga pengukuran terhadap pengaruh waktu, suhu dan pH larutan. Dalam  pengukuran setiap variabel, variabel-variabel tersebut diubah-ubah sedangkan variabel yang lain dibuat tetap.

## Uji Korosi
Uji korosi dilakukan dengan mengukur pertambahan berat plat baja tanpa pelapis setelah pembasahan dengan larutan NaCl 5%, dibandingkan dengan pertambahan berat plat baja hasil pelapisan setelah pembasahan dengan NaCl 5% dalam selang waktu 24, 48, 72, 96 dan 120 jam.

## 3. Hasil Penelitian
3.1. Pengaruh Perubahan Waktu
Pengaruh perubahan waktu pada elektroplating baja karbon rendah menggunakan seng (Zn) dipelajari dengan variasi waktu 5, 10, 15, 20 dan 25 menit, sementara variabel lainnya dibuat tetap, yakni: Arus 0,8 A, suhu 40 o C dan pH = 3. Hasil elektroplatingnya dapat dilihat pada Tabel 1.
Berdasarkan Tabel 1 dapat dilihat bahwa pada waktu 5 menit, hasil pelapisan sangat tipis dan tidak merata pada permukaan baja. Hal ini disebabkan karena terlalu singkatnya waktu yang digunakan untuk proses perubahan
kimia dalam proses elektroplating, baik untuk mengendapkan ion logam seng (Zn 2+ ) menjadi logamnya maupun untuk pelarutan ion seng (Zn 2+ ) ke dalam larutan elektrolit.
Pelapisan pada waktu 10 menit, memperoleh hasil yang baik, dengan berat lapisan 0,0917 gram (tebal lapisan 9,889 μm). Kualitas lapisan pada waktu 10 menit jika dibandingkan dengan waktu pelapisan yang lain sesuai hasil penelitian  ialah  merata,  melekat  baik,  halus  dan  warna  abu-abu  muda  yang  cerah  seperti  warna  logam  pelapis (seng). Hal ini menunjukkan waktu pelapisan 10 menit memberikan hasil pelapisan optimal dan secara optimum menghasilkan perubahan kimia dalam proses elektroplating,  baik  untuk  menguraikan larutan elektrolit  menjadi ion-ion logam (Zn 2+ )  untuk diendapkan  menjadi logamnya  (Zn),  maupun untuk pelarutan Zn (anoda) ke dalam larutan elektrolit.
Hasil  pelapisan  pada  waktu  15,  20,  dan  25  menit  menunjukkan  peningkatan  berat  lapisan  seiring  dengan pertambahan  waktu.  Hal  ini  sesuai  dengan  persamaan  hukum  Faraday  bahwa    berat  logam  yang  diendapkan sebanding  dengan  waktu  pelapisan.  Namun  kualitas  lapisan  yang  diperoleh  pada  variasi  waktu  ini  kuranglah sempurna.
Tabel 1. Hasil Elektroplating dengan Pengaruh Perubahan Waktu terhadap Berat Lapisan
Plat Baja Waktu (menit) Rapat Arus (A/cm 2 ) Hasil Penimbangan Wt - Wo (g) Tebal Lapisan (μm) No Luas (cm 2 ) Awal (Wo) (g) Akhir (Wt) (g) 1 12,792  5 0,0625 4,6893 4,7397 0,0504 5,523 2 13,000  10 0,0615 4,6220 4,7137 0,0917 9,889 3 13,000  15 0,0615 4,6860 4,8290 0,1430 15,421 4 12,876  20 0,0621 4,6038 4,7705 0,1667 18,150 5 12,938  25 0,0618 4,4966 4,7246 0,2280 24,705
Hal ini ditunjukkan dengan permukaan lapisan yang kasar, warna lapisan yang tidak cerah, dan terbentuknya bercak hitam yang kasar pada tepi-tepi baja yang menunjukkan terjadinya oksidasi pada lapisan tersebut. Hasil kurang  sempurna ini disebabkan  waktu pelapisan terlalu lama dan juga  menurunnya  konsentrasi ion-ion logam (Zn 2+ ) dalam sistem elektrolit seiring berjalannya waktu.
Gambar 2. Grafik Pengaruh Perubahan Waktu terhadap Berat Lapisan
Hasil  analisa  korelasi  menggunakan  program  excel  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  2,  diperoleh  nilai koefisien korelasi (r) sebesar 0,9936. Karena nilai r analisa korelasi hasil penelitian lebih besar dari nilai r pada tabel (P = 0,05; DB = 3), yakni 0,878, maka ada korelasi nyata antara perubahan waktu terhadap berat lapisan. Korelasi nyata menunjukkan bahwa berat lapisan yang terbentuk akan meningkat dengan kenaikan waktu pelapisan dalam proses elektroplating. Grafik hubungan antara perubahan waktu terhadap  berat lapisan ditunjukkan pada Gambar 2.
3.2. Pengaruh Perubahan Arus
Pada elektroplating baja karbon rendah menggunakan seng (Zn) dengan variasi arus, variabel lainnya dibuat tetap, yaitu waktu 10 menit, suhu 40 o C, dan pH = 3,0. Hasil elektroplatingnya ditunjukkan  pada Tabel 2.
y = 0,0069 + 0,0086x r = 0.9936 0.0000 0.0500 0.1000 0.1500 0.2000 0.2500 0 5 10 15 20 25 30 Pe rubahan Waktu (me nit) B e r a t L a p is a n ( g r a m )
Berdasarkan Tabel 2, dapat dilihat bahwa arus pelapisan 0,2 A memberikan hasil yang kurang sempurna. Lapisan seng (Zn) yang terbentuk pada permukaan baja tidak merata dan sangat tipis. Hal ini disebabkan arus tersebut terlalu rendah untuk menghasilkan perubahan kimia dalam proses elektroplating, sehingga penguraian larutan elektrolit menjadi ion-ion logam yang akan diendapkan pada baja kurang optimal. Arus tersebut juga berkurang akibat tahanan elektrolit dan reaksi-reaksi samping seperti reaksi pembentukan gas di sekitar elektroda. Reaksi pengendapan logam seng (Zn) pada baja karbon rendah (katoda):
ZnSO 4(aq)  Zn 2+ (aq) +     SO 4 2- (aq) Katoda : Zn 2+ (aq) +    2e  Zn (s) Anoda  : H 2 O (l) + SO 4 2- (aq)  ½O 2(g) +H 2 SO 4(aq) + 2e
ZnSO 4(aq) + H 2 O (l)  Zn (s) + ½O 2(g) + H 2 SO 4(aq)
Pada arus pelapisan 0,4 A memberikan hasil pelapisan yang baik, di mana lapisan seng (Zn) yang terbentuk tebal, merata, serta permukaannya halus dengan warna abu-abu muda yang cerah. Pada arus ini (rapat arus 0,0305 A/cm 2 ) dapat  menghasilkan perubahan  kimia secara optimal dalam proses elektroplating  baik dalam  mengatasi tahanan  elektrolit  dan  reaksi-reaksi  samping,  maupun  untuk  menguraikan  ZnSO 4 menjadi  ion-ion  logam  seng (Zn 2+ ) untuk kemudian diendapkan menjadi logam seng (Zn) pada permukaan baja dan arus tersebut optimal juga dalam melarutkan anoda (seng) ke dalam larutan elektrolit. Selain itu, berdasarkan hasil perhitungan efisiensi arus (Lampiran 10) diperoleh bahwa arus 0,4 A memiliki efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan arus lainnya, yaitu 85,36%. Artinya  pada arus 0,4 A berat logam seng (Zn)  yang diendapkan berdasarkan  hasil penelitian hampir sama dengan berat logam seng (Zn) yang dhitung dengan menggunakan persamaan Hukum Faraday.
Pada arus pelapisan 0,6, 0,8, 1,0 A, berat lapisan dan tebal lapisan yang diperoleh relatif meningkat. Hasil pelapisan  yang diperoleh  kurang sempurna seperti agak kasar dan  warnanya tidak cerah. Hal ini terjadi karena penggunaan arus yang tinggi menyebabkan distribusi ion logam seng (Zn 2+ ) semakin cepat, sehingga posisi deposit tidak stabil. Dengan demikian dapat menghambat epitaksi, yaitu suatu kondisi dimana struktur kisi logam dasar dan pelapis serupa (Hartomo, 1992).
Pada arus pelapisan 0,6, 0,8, 1,0 A, berat lapisan dan tebal lapisan yang diperoleh relatif meningkat. Hasil pelapisan  yang diperoleh  kurang sempurna seperti agak kasar dan  warnanya tidak cerah. Hal ini terjadi karena penggunaan arus yang tinggi menyebabkan distribusi ion logam seng (Zn 2+ ) semakin cepat, sehingga posisi deposit tidak stabil. Dengan demikian dapat menghambat epitaksi, yaitu suatu kondisi dimana struktur kisi logam dasar dan pelapis serupa (Hartomo, 1992).
Pada arus pelapisan 0,6, 0,8, 1,0 A, berat lapisan dan tebal lapisan yang diperoleh relatif meningkat. Hasil pelapisan  yang diperoleh  kurang sempurna seperti agak kasar dan  warnanya tidak cerah. Hal ini terjadi karena penggunaan arus yang tinggi menyebabkan distribusi ion logam seng (Zn 2+ ) semakin cepat, sehingga posisi Pada arus pelapisan 0,6, 0,8, 1,0 A, berat lapisan dan tebal lapisan yang diperoleh relatif meningkat. Hasil pelapisan  yang diperoleh  kurang sempurna seperti agak kasar dan  warnanya tidak cerah. Hal ini terjadi karena penggunaan arus yang tinggi menyebabkan distribusi ion logam seng (Zn 2+ ) semakin cepat, sehingga posisi deposit tidak stabil. Dengan demikian dapat menghambat epitaksi, yaitu suatu kondisi dimana struktur kisi logam dasar dan pelapis serupa (Hartomo, 1992).
Pada arus pelapisan 0,6, 0,8, 1,0 A, berat lapisan dan tebal lapisan yang diperoleh relatif meningkat. Hasil pelapisan  yang diperoleh  kurang sempurna seperti agak kasar dan  warnanya tidak cerah. Hal ini terjadi karena penggunaan arus yang tinggi menyebabkan distribusi ion logam seng (Zn 2+ ) semakin cepat, sehingga posisi deposit tidak stabil. Dengan demikian dapat menghambat epitaksi, yaitu suatu kondisi dimana struktur kisi logam dasar dan pelapis serupa (Hartomo, 1992).
Hasil elektroplating Zn pada baja karbon rendah dengan pengaruh perubahan arus ini, cenderung mengikuti hukum Faraday yang pertama, yakni: “Jumlah berat logam yang diendapkan pada katoda selama elektroplating sebanding  dengan  arus  listrik  yang  melalui  larutan”  (Achmad  2001).  Hal  ini  menunjukkan  adanya  kesesuaian antara arus dengan konsentrasi, suhu, waktu dan pH yang digunakan.
Hasil  analisa  korelasi  menggunakan  program  excel,  diperoleh  nilai  koefisien  korelasi  (r)  sebesar  0,9959. Karena nilai r hasil analisa korelasi lebih besar dari nilai r pada tabel (P = 0,05; DB = 3), yakni 0,878, maka ada korelasi nyata antara perubahan arus terhadap berat lapisan yang terbentuk. Korelasi nyata ini menunjukkan bahwa berat lapisan yang terbentuk akan meningkat dengan kenaikan arus pelapisan dalam elektroplating.
Tabel 2. Hasil Elektroplating dengan Pengaruh Perubahan Arus
Plat Baja Arus (Ampere) Rapat Arus (A/cm 2 ) Hasil Penimbangan Wt - Wo (g) Tebal Lapisan (μm) Luas (cm 2 ) Awal (Wo) (g) Akhir (Wt) (g) 12,342 0,2 0,0162 4,2549 4,2839 0,0290 3,294 13,094 0,4 0,0305 4,6043 4,6737 0,0694 7,430 13,740 0,6 0,0437 4,7828 4,8727 0,0899 9,172 13,224 0,8 0,0605 4,4127 4,5625 0,1198 12,700 12,938 1,0 0,0773 4,6325 4,7826 0,1501 16,264
Grafik hubungan antara perubahan Arus terhadap berat lapisan dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Grafik Pengaruh Perubahan Arus terhadap Berat Lapisan

## 3.3. Pengaruh Perubahan Suhu
Pada elektroplating baja karbon rendah menggunakan seng (Zn) dengan variabel tetap, yaitu waktu 10 menit, arus = 0,4 ampere, dan pH = 3,0, variabel suhu dibuat tidak tetap untuk melihat pengaruh perubahan suhu terhadap berat lapisan. Hasil elektroplatingnya dapat dilihat pada Tabel 3.
Berdasarkan Tabel 3, terlihat bahwa pada pelapisan dengan suhu larutan 30 o C dan 35 o C diperoleh hasil kurang sempurna. Secara keseluruhan peningkatan ketebalan pada setiap variabel suhu tidak  menunjukkan peningkatan yang  besar,  namun  pada  suhu  ini  ketebalan  yang  dihasilkan  tidak  atau  kurang  merata  walaupun  menghasilkan warna yang cerah. Hal ini disebabkan karena rendahnya suhu.
Tabel 3. Hasil Elektroplating dengan Pengaruh Perubahan Suhu terhadap Berat Lapisan
Plat Baja Suhu ( o C) Rapat Arus (A/cm 2 ) Hasil Penimbangan Wt - Wo (g) Tebal Lapisan (μm) No Luas (cm 2 ) Awal (Wo) (g) Akhir (Wt) (g) 1 12,668 30 0,0316 4,6808 4,7458 0,0650 7,193 2 12,546 35 0,0319 4,3512 4,4170 0,0658 7,352 3 12,444 40 0,0321 4,0603 4,1267 0,0664 7,480 4 12,832 45 0,0312 4,4299 4,4970 0,0671 7,330 5 13,532 50 0,0296 4,5385 4,6063 0,0678 7,024
Pada pelapisan dengan suhu 40 o C hasil pelapisan yang diperoleh baik, permukaan halus, lapisan merata dan warna abu-abu muda yang cerah. Pada suhu 40 o C ini hasil pelapisan optimal dengan berat lapisan 0,0664 gram
y = 0,0039 + 0,1463x r = 0,9959 0.0000 0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0.1000 0.1200 0.1400 0.1600 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 Pe rubahan Arus (ampe re ) B e r a t L a p is a n ( g r a m )
(tebal lapisan 7,480  m) dan rapat arus 0,0321 A/cm 2 . Hal ini menunjukkan bahwa pelapisan dengan suhu larutan 40 o C,  telah  mampu  menghasilkan  pelapisan  yang  optimal  dalam  proses  elektroplating.  Pada  kondisi  tersebut terjadi peningkatan kecepatan penguraian ion-ion logam dalam larutan, kecepatan difusi ion-ion logam ke katoda (baja) dan pembentukan ion logam seng (Zn 2+ ) secara optimum. Pada pelapisan dengan suhu larutan 45 o C dan 50 o C, berat atau tebal lapisan yang dihasilkan menunjukkan peningkatan yang tidak terlalu besar namun permukaan lapisan kasar, warnanya kurang cerah serta lapisan tidak melekat dengan baik. Hal ini disebabkan karena kenaikan suhu larutan dalam elektroplating dapat meningkatkan kecepatan  penguraian  senyawa  dalam  larutan,  kecepatan  difusi  ion-ion  logam  ke  arah  katoda  dan  kecepatan pembentukan  endapan  pada  permukaan  katoda  sehingga  lapisan  yang  dihasilkan  menjadi  kasar.  Lapisan  tidak melekat baik pada suhu yang tinggi karena daya hantar listrik pada logam menurun dengan meningkatnya suhu. Menurut  Companion  (1991),  gelombang  elektron  sebagai  pembawa  arus  akan  bertabrakan  dengan  atom  yang bergetar. Di mana, Getaran kisi meningkat dengan meningkatnya suhu. Dengan demikian meningkatkan gangguan dan  bauran  gelombang  elektron  pembawa.  Akibatnya  logam  pelapis  tidak  melekat  baik  pada  logam  dasar  atau kekuatan ikatan antara logam dasar dan logam pelapis berkurang.
Hasil  analisa  korelasi  menggunakan  program  excel,  diperoleh  nilai  koefisien  korelasi  (r)  sebesar  0,9993. Karena nilai hasil analisa korelasi lebih besar dari r tabel (P = 0,05; DB = 3), yakni 0,878, maka ada korelasi nyata antara  perubahan  suhu  terhadap  berat  lapisan.  Artinya  dengan  meningkatnya  suhu  larutan  dalam  proses elektroplating  maka  berat  lapisan  yang  terbentuk  akan  semakin  meningkat.  Grafik  hubungan  antara  perubahan suhu terhadap berat lapisan dapat dilihat pada Gambar 4.

## Gambar 4. Grafik Pengaruh PerubahanSuhu terhadap Berat Lapisan

## 3.4. Pengaruh Perubahan pH
Pada  elektroplating  baja  karbon  rendah  menggunakan  logam  seng  (Zn)  dengan  pengaruh  perubahan  pH larutan, variabel lain dibuat tetap yaitu arus 0,4 ampere, waktu 10 menit dan suhu 40 o C, terlihat pada pH = 2. Hasil elektroplatingnya dapat dilihat pada Tabel 4.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada pH = 2, kualitas hasil pelapisan kurang sempurna yaitu tipis dan kurang  merata.  Hal  ini  disebabkan  karena  penambahan  H 2 SO 4 pekat,  yang  digunakan  untuk  menurunkan  pH larutan.  H 2 SO 4 yang  ditambahkan  dalam  larutan  dapat  menyebabkan  pelepasan  hidrogen  pada  sistem  elektrolit sehingga lapisan pecah-pecah, tidak teratur dan tidak melekat dengan baik.
Pada pelapisan dengan pH = 3, diperoleh hasil pelapisan yang baik, seperti permukaan halus, melekat dengan baik, lapisan merata dan warna ungu muda yang cerah. Pada pH 3 ini hasil pelapisan optimal dengan berat lapisan 0,0631 gram dan tebal lapisan 6,849  m, serta rapat arus 0,0310 A/cm 2 .
Tabel 4. Hasil Elektroplating dengan Pengaruh Perubahan pH terhadap Berat Lapisan
Plat Baja
pH Rapat Arus (A/cm 2 ) Hasil Penimbangan Wt - Wo (g) Tebal Lapisan (μm) No Luas (cm 2 ) Awal (Wo) (g) Akhir (Wt) (g)
y = 0,0609 + 0,0001x r = 0,9993 0.0600 0.0610 0.0620 0.0630 0.0640 0.0650 0.0660 0.0670 0.0680 0.0690 0 15 30 45 60 Perubahan S uhu ( o C) Be rat L ap is an (gr am )
1 12,792 2 0,0312 4,6793 4,7301 0,0508 5,550 2 13,000 3 0,0310 4,3165 4,3796 0,0631 6,849 3 13,000 4 0,0324 4,1802 4,2441 0,0639 7,258 4 12,876 5 0,0313 4,3042 4,3707 0,0665 7,296 5 12,938 6 0,0312 4,5721 4,6408 0,0687 7,528
pH tersebut merupakan kondisi pH optimum karena dapat meningkatkan perubahan kimia sistem elektrolit sehingga ion-ion logam dalam sistem elektrolit dapat diendapkan menjadi logamnya pada permukaan katoda.
Pada pelapisan dengan pH larutan 4, 5, dan 6, berat lapisan yang terbentuk tidak menunjukkan peningkatan yang berarti serta hasil pelapisannya tidak baik, yakni kasar, tidak merata dan warnanya hitam akibat korosi. Hal ini  terjadi  karena  penambahan  amonia  untuk  menaikkan  pH  antara  ion-ion  logam  seng  (Zn 2+ )  yang  ada  dalam larutan membentuk kompleks dengan amonia sehingga ion-ion logam dalam sistem elektrolit berkurang dan yang tereduksi hanyalah reduksi ion hidrogen (H + ). Akibatnya terjadi pelepasan gas hidrogen dari sistem elektrolit. 2H + +    2e - 
H 2 Penambahan NH 3 pada sistem elektrolit dapat menghasilkan endapan putih (Achmad, 2001). 2Zn 2+ + SO 4 2- + NH 3 + H 2 O  Zn(OH) 2 .ZnSO 4 ↓  +  2NH 4 +
Zn(OH) 2 .ZnSO 4 ini akan larut bila ditambah amonia berulang-ulang untuk menaikkan pH larutan membentuk ion kompleks tetraaminseng (II):
Zn(OH) 2 .ZnSO 4 ↓ + NH 3  2[Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ + SO 4 2- +   2OH -
Produksi ion OH- ini akan  menghambat proses  melarutnya logam seng (Zn), karena ion-ion bermuatan negatif (anion)  cenderung  mengalir  ke  permukaan  anoda  untuk  dioksidasi  (Hartomo,  1992).  Akibatnya  tidak  terjadi peningkatan  berat  lapisan  yang  berarti  serta  lapisan  pada  katoda  tersebut  menghasilkan  warna  gelap.  Hal  ini menunjukkan  seng  (Zn)  sedikit  terlapiskan  pada  baja  dan  yang  lebih  banyak  terlapiskan  (direduksi)  pada  baja adalah hidrogen.
Hasil analisa korelasi menggunakan program excel, diperoleh koefisien korelasi (r) sebesar 0,8909. Nilai r hasil analisa korelasi lebih besar dari nilai r tabel (P = 0,05; DB = 3), yakni 0,878, menunjukkan adanya korelasi nyata  antara  perubahan  pH  larutan  dengan  berat  lapisan.  Namun,  jika  dilihat  dari  selisihnya  yang  sangat  kecil, maka  dapat  dikatakan  bahwa  pengaruh  perubahan  pH  larutan  kecil  terhadap  peningkatan  berat  lapisan.  Grafik hubungan antara perubahan pH terhadap berat lapisan dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Grafik Pengaruh Perubahan Waktu terhadap Berat Lapisan
3.5. Uji Korosi Setelah diperoleh kondisi optimum proses elektroplating seng (Zn) pada baja karbon rendah, yakni waktu 10 menit, arus 0,4 ampere, suhu 40 o C, dan pH = 3,0. Selanjutnya dilakukan uji korosi terhadap plat hasil pelapisan seng (Zn). Plat yang diuji korosikan yaitu plat yang dilapisi seng (Zn) pada kondisi optimum tersebut. Kemudian dibandingkan dengan plat baja tanpa pelapis. Uji korosi ini bertujuan untuk mengetahui daya tahan baja lapis seng (Zn) dengan plat baja tanpa pelapis.
y = 0,0469 + 0,0039x r = 0,8909 0.0400 0.0450 0.0500 0.0550 0.0600 0.0650 0.0700 0.0750 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 Pe rubahan pH B e r a t L a p is a n ( g r a m )
Pengamatan pembentukan karat dan pertambahan berat plat ini dilakukan setelah waktu 24, 48, 72, 96, dan 120 jam dari saat pencelupan masing-masing plat dalam larutan NaCl 5 %. Pertambahan berat plat baja dengan pelapis  dan  plat  baja  tanpa  pelapis  untuk  uji  korosi  secara  kuantitatif  sedangkan  kecepatan  pembentukan  karat merupakan hasil uji korosi secara kualitatif. Hasil Uji korosi tersebut dapat dilihat pada Tabel 5.
Hasil uji korosi setelah waktu 24 jam, plat baja tanpa pelapis dengan cepat mengalami korosi. Hal ini terlihat dengan adanya noda-noda merah kehitaman yang merupakan lapisan oksida, berat lapisan oksidanya 0,0027 gram dengan persentase kenaikan berat 0,090%. Sedangkan plat baja hasil pelapisan seng (Zn) belum memperlihatkan bercak-bercak merah (lapisan oksida) meskipun terjadi pertambahan berat plat yang kecil 0,0020 (0,070%).
Setelah  48  jam,  plat  baja  tanpa  pelapis  beratnya  bertambah  dengan  lapisan  oksida  pada  permukaan  baja (Fe 2 O 3 )  yaitu 0,0036 gram (0,115%). Sedangkan pada permukaan baja dengan pelapis  seng (Zn)  mulai terlihat noda-noda hitam dengan pertambahan berat 0,0025 gram (0,084%). Reaksi pembentukan karat (Fe 2 O 3 ) oleh ion Cl - (Plindek, V.R. 1977) : Fe 2+ +  2H 2 O   +   2Cl -  Fe(OH) 2 +   2HCl Jika kontak dengan oksigen akan menghasilkan Fe(OH) 3 : 4Fe(OH) 2 +   O 2 +   2H 2 O  4Fe(OH) 3 Dehidrolisis senyawa tersebut mengarah pada proses pembentukan korosi yang sering ditemui pada permukaan baja :
2Fe(OH) 3  Fe 2 O 3 +   3H 2 O
Selama  72  jam  di  dalam  larutan  NaCl  pada  udara  terbuka,  permukaan  plat  baja  tanpa  pelapis  hampir  seluruh permukaannya terkorosi dengan pertambahan berat 0,0066 gram (0,231%).  Sedangkan plat baja dengan pelapis seng (Zn) tidak menunjukkan pertambahan noda-noda hitam yang banyak. Hal ini karena pada baja yang dilapisi seng (Zn)  membentuk  lapisan oksida  yang dapat  mencegah efek-efek korosi di  udara terbuka, beratnya 0,0044 (0,138%).
Tabel 5. Hasil Uji Korosi pada Plat Baja Tanpa Pelapis dan Plat Baja yang Telah Dilapisi Seng (Zn)
No Waktu Korosi (Jam) Berat Plat Baja Pertambahan Berat (g) Persentase Pertambahan  Berat (%) Wo (g) Wt (g) Tanpa Pelapis dengan Pelapis Tanpa Pelapis dengan Pelapis Tanpa Pelapis dengan Pelapis Tanpa Pelapis dengan Pelapis 1. 0 2,9883 2,8502 - - - - - - 2. 24 2,9883 2,8502 2,9910 2,8522 0,0027 0,0020 0,090 0,070 3. 48 3,1169 2,9892 3,1205 2,9917 0,0036 0,0025 0,115 0,084 4. 72 2,8608 3,1926 2,8674 3,1970 0,0066 0,0044 0,231 0,138 5. 96 2,6698 2,9626 2,6839 2,9675 0,0141 0,0049 0,528 0,165 6. 120 2,7180 2,8986 2,7580 2,9047 0,0400 0,0061 1,472 0,210
Dari Grafik pada Gambar 6, terlihat bahwa pada waktu di atas 72 jam (3 hari) laju korosi baja tanpa pelapis menjadi  meningkat  (berlangsung  secara  eksponen),  sedangkan  pada  baja  karbon  dengan  pelapis  seng  (Zn)  laju korosinya naik secara konstan (linear). Hal ini menunjukkan bahwa di atas waktu 72 jam proses korosi pada baja karbon rendah akan semakin cepat yang berakibat fatal bagi kerusakan baja karbon rendah.
Permukaan baja tanpa pelapis telah tertutupi lapisan oksida setelah 96 jam dengan berat 0,0141 (0,528%), sedangkan plat baja dengan pelapis seng (Zn) beratnya 0,0049 (0,165%) dengan permukaan relatif baik walaupun ada  sedikit  noda-noda  hitam  pada  permukaan  tersebut.  Selama  120  jam,  plat  baja  tanpa  pelapis  mengalami pertambahan berat yang terus meningkat, yaitu 0,0400 gram (1,472%) sedangkan plat baja dengan pelapis seng (Zn) beratnya bertambah 0,0061 gram (0,210%).
Hubungan antara persentase pertambahan berat plat baja terhadap waktu (lama korosi), untuk plat baja tanpa pelapis dan plat baja dengan pelapis seng (Zn) ditunjukkan pada Gambar 4.5.
Dengan demikian, laju pertambahan berat baja  tanpa pelapis akibat korosi akan semakin meningkat seiring dengan  berjalannya  waktu.  Namun,  setelah  dilapisi  seng  (Zn),  laju  pertambahan  berat  baja  akibat  korosi  tidak menunjukkan peningkatan yang berarti.
Gambar 6. Grafik Persentase Pertambahan Berat terhadap Waktu Korosi

## 4. Kesimpulan
1.  Kondisi  Optimum  proses  pelapisan  baja  karbon  rendah  menggunakan  seng  (Zn)  dengan  metode elektroplating hasil penelitian adalah: waktu 10 menit, arus 0,4 ampere (rapat arus 0,0305 A/cm 2 ), suhu 40 o C, dan pH 3,0. Kondisi optimum ini memberikan kualitas permukaan lapisan yang baik dengan ciri- ciri permukaan halus, merata, dan warna lapisan yang cerah.
2.  Berdasarkan hasil  uji korosi,  baja karbon rendah  yang telah dilapisi seng (Zn)  mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap korosi dibandingkan baja karbon rendah tanpa pelapis.
3.  Laju korosi baja karbon rendah tanpa pelapis akan meningkat dengan cepat pada waktu setelah 72 jam (selama 3 hari).

## 5. Daftar Pustaka
Achmad, H., 2001. ” Elektrokimia & Kinetika Kimia ”. PT. Citra Aditya Bakti, Bandung. Halaman 43 – 105. Ahmad, Z.A., 1976. “Pelapisan Nikel pada Non Konduktor secara Pelapisan Listrik dengan Meninjau Efek Rapat Arus  dan  Waktu  Pelapisan  terhadap  Adhesi” .  Departemen  Kimia,  Institut  Teknologi  Bandung. Halaman 5 – 46.
Atkins, P.W., 1993. “ Kimia Fisika ”, Edisi ke-4, Penerjemah: I. Kartohadiprodjo, Erlangga, Jakarta. Avner,  S.M.,  1970. “Introduction  to  Physical  Metallurgy” ,  2 nd Ed,  Mc.  Graw  Hill.  Koja  Kusta  Ltd,  Tokyo. Halaman 571 – 573.
Bapedal, 1997. “Teknologi Lapis Listrik” . Departemen Kependudukan dan Lingkungan Hidup, Jakarta. Halaman 1 – 7.
Companion,  A.L.,  1991.  ” Ikatan  Kimia ”,  Edisi  ke-2,  Penerjemah:  Dr.  Ir.  Suminar  Achmadi,  ITB,  Bandung. Halaman 91 – 99.
Cotton, F.A., 1989. ” Kimia Anorganik Dasar ”, Penerjemah: S. Suharto, Universitas Indonesia, Jakarta.
Fontana, M.G., 1978. “Corrosion Engineering” , Edisi ke-4, PT. Erlangga, Jakarta. Halaman 97 – 116. Hartomo, A.J., 1992. “Mengenal Pelapisan Logam (Elektroplating)” , Andi Offset, Jakarta. Halaman 1 - 79. Kamirudin, 1998. ” Penentuan Kondisi Optimum Pelapisan Baja Karbon Rendah  Menggunakan Logam Tembaga (Cu) dengan Metode Elektroplating (Skripsi), Universitas Hasanudin, Makassar. Plindek, V.R., 1977. “ Marine Corrosion ”, By the MacMillan Press LTd, London and Basingstoke.
Salmon, C.G., 1990.“ Struktur Baja Desain dan Perilaku ”, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Halaman 44 – 51.
Smallman, R.E., 1991. “Metalurgi Fisik Modern” , edisi ke-4. PT. Gramedia. Jakarta. Sumanto, MA, 1996. Pengetahuan Bahan Untuk Mesin dan Listrik ., Andi Offset, Yogyakarta. Halaman 10 – 48. Sudjana, 1992. “Metode Statistika” , edisi ke-5, Tarsito, Bandung. Halaman 367-369. Syukri, 1999. ” Kimia Dasar 2 ”, Instititut Teknologi Bandung, Bandung. Trethewey,  K.R.,  1991. “Korosi  Untuk  Mahasiswa  Sains  dan  Rekayasa” .  Penerjemah:  A.  T.  Widodo,  PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Halaman 25 – 351.
Uhlig, H.H., 1971. “Corossion and Corossion Control” . John Wiley, New York. Halaman 240 – 248. Vlack,  L.H.,  1985. “Elements  of  Material  Science  and  Engineering” ,  5 th Ed,  Addisann  –  Wesley  Publishing Company, USA. Halaman 485 – 511.